微电子器件3-2

1、从 IE 到 IC ，发生了两部分亏损：InE 与 Inr 。,要减小 InE ，就应使 NE NB ；,要减小 Inr ，就应使 WB LB 。,3.2 均匀基区晶体管的电流放大系数,（1）少子在基区中的复合必须很少，即要求 WB LB 。可利用 基区输运系数 对其进行定量分析；,要使晶体管区别于两个反向串联的二极管而具有放大作用，晶体管在结构上必须满足下面两个基本条件：,（2）发射区注入基区的少子形成的电流必须远大于基区注入发射区的少子形成的电流，即要求 NE NB 。可利用 发射结注入效率 对其进行定量分析。,本节的讨论以 PNP 管为例。,定义：基区中到达集电结的少子电流 与 从发射区

2、注入基区的少子形成的电流之比， 称为 基区输运系数，记为 。对于 PNP 管，为,由于少子空穴在基区的复合，使 JpC JpE ， 。,3.2.1 基区输运系数,由于 WB LB ，根据 2.2.6 关于薄基区二极管的近似结果，可得,以下用 pB 代表基区非平衡少子浓度 pn,这里必须采用薄基区二极管的 精确结果 ，即,pB(0),x,0,WB,近似式，忽略基区复合,精确式，考虑基区复合,pB(x),再利用近似公式 ( x 很小时），得,根据基区输运系数的定义，得,式中， 即代表了少子在基区中的复合引起的电流亏损所占的比例。要减少这种亏损，应使 WB，LB。,静态下的空穴电荷控制方程为,下面再

3、利用电荷控制法来求 。,另一方面，由薄基区二极管的 近似公式，,从上式可解出 ，代入 Jpr 中，得：,B,E,C,0,WB,JpE,JpC,上面只考虑了少子在基区体内的复合损失，但实际上少子在 基区表面 也会发生复合，使基区输运系数减小。生产中必须严格控制表面处理工艺，以减小表面复合。,3.2.2 基区渡越时间,定义：少子在基区内从发射结渡越到集电结所需要的平均时间，称为少子的 基区渡越时间，记为 b 。,可以设想，在 b 期间，基区内的少子全部更新一遍，因此,注意 b 与 B 的区别：,的物理意义：,代表少子在单位时间内的复合几率，,代表少子在基区停留期间被复合的几率，,代表未复合掉的比例

4、，也即到达集电结的少子电流与注入基区的少子电流之比,b 代表少子在基区停留的平均时间，,3.2.3 发射结注入效率,定义：从发射区注入基区的少子形成的电流 与 总的发射极电流之比，称为 注入效率（或 发射效率），记为 。对于 PNP 管，为,当 WB LB 及 WE LE 时，根据薄基区二极管的结果，,为提高 ，应使 NE NB ，即（NB /NE） 1 ，则上式可近似写为,将 代入 中，得,再利用爱因斯坦关系 ，得,注意：DB 、DE 代表 少子 扩散系数，B 、E 代表 多子 迁移率。,利用 方块电阻 的概念， 可有更简单的表达式。方块电阻代表一个正方形薄层材料的电阻，记为 R口 。,对于均匀材料，,对于厚度方向（ x 方向 ）上不均匀的材料，,R电阻采用四探针法进行测量。,对于矩形的薄层材料，总电阻就是 R口 乘以电流方向上的方块个数，即,L,d,I,方块电阻还可以用来表示掺杂总量或多子电荷总量。例如基区的掺杂总量和多子电荷总量可分别表为,对于均匀掺杂的发射区与基区，,中，可将 表示为最简单的形式，,代入前面得到的 公式,的典型值：R口E = 10，R口B1 = 1000， = 0.9900。,3.2.4 电流放大系数,式中， ，称为 亏